[发明专利]一种适用于低空植保无人直升机作业边界提取方法

摘要

本发明公开了一种适用于低空植保的无人直升机作业边界提取方法，采用二维激光距离传感器结合GPS、陀螺仪等，能满足边界提取的任务，且重量轻，价格便宜，能针对不同植保对象、不同作业参数条件，选取不同的分割阈值，实现无人直升机作业边界的准确提取，可应用于低空植保的无人直升机作业。

主权项

1.一种适用于低空植保的无人直升机作业边界提取方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1，将二维激光距离传感器和GPS传感器以及陀螺仪安装在无人直升机固定位置，具体为：将二维激光距离传感器安装在无人直升机左右对称面上且在喷雾系统之前，以保证二维激光距离传感器的激光扫描平面与无人直升机前进方向垂直，且对应1/2扫描平面的一根扫描线垂直于地面向下，GPS传感器和陀螺仪安装在二维激光距离传感器测量的范围外，GPS传感器和陀螺仪的重心与无人直升机重心重合，在二维激光距离传感器和GPS传感器以及陀螺仪与无人直升机机身固定处加装吸振缓冲装置且二维激光距离传感器和GPS传感器以及陀螺仪安装完成后，保证整个系统的重心在无人直升机左右对称面上且与无人直升机主旋翼同轴；步骤2，分别测量GPS传感器和陀螺仪的安装位置与二维激光距离传感器安装位置的距离及转角信息，利用转换矩阵对二维激光信号进行校正，将激光信号、GPS信号和姿态信号转换到无人直升机坐标系下，具体为：以激光发射点为原点、无人直升机前进方向为X轴、Z轴垂直向下，XYZ组成右手直角坐标；步骤3：利用二维激光传感器获取扫描范围内的植保作物冠层与二维激光发射中心的距离值，根据无人直升机作业的喷幅范围W和作业时的飞行高度H，由公式可得α的值，所以提取二维激光扫描角度应该大于2α，同时记录二维激光距离传感器、GPS传感器以及陀螺仪信号；步骤4：对所获得的二维激光距离传感器、GPS传感器以及陀螺仪信号进行中值滤波处理，滤波中值选6～10，获得一帧激光信号值L(i)；步骤5：对所获取的激光距离信号进行阈值提取，所述阈值提取算法如下；(1)根据植保对象的特征以及非植保对象的特征，分别提取同一地貌的特征差值范围、不同地貌间的特征差值；所述特征为植保作物冠层的反射强度和距离二维激光发射中心的距离值；(2)将不同飞行高度H及不同飞行速度V下对应不同地貌间的特征差值进行拟合，得到拟合函数F(H,V)；(3)根据无人直升机作业飞行的高度及飞行的速度，结合拟合结果F(H,V)，根据公式Th＝F(H,V)确定边界提取阈值Th的大小；(4)根据不同飞行高度H及不同飞行速度V下同一地貌的特征差值范围确定同一地貌提取阈值Ta，a为对应同一帧激光信号下，所包含地貌种类，a＝1,2,3…；(5)最终确定阈值T(Th,Ta)；步骤6：无人直升机作业边界提取,具体边界提取算法如下：(1)对L(i)逐一判断第i个点和第i+1个点的特征差值h(j)；(2)判断h(j)与阈值T的大小，若h(j)≥Th，记录此点的值以及所对应的角度；若h(j)

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